(20170831232331)Sistemas Flexíveis de Manufatura

Prévia do material em texto

18
A U L A
18
A U L A
Depois de muitos anos de trabalho e
economia, vocŒ decidiu comprar seu primeiro carro zero quilômetro. Na agŒncia,
no entanto, o vendedor nem lhe deu tempo de respirar e foi logo disparando:
– `lcool ou gasolina? Motor 1.0, 1.4 ou 1.6? Interior em napa, couro
ou corvim? Direçªo hidrÆulica? E ar-condicionado? Olha que o verªo promete,
hein! Vidros elØtricos? Painel analógico ou digital? Digital vai parecer um aviªo.
Rodas de ferro ou alumínio? Duas ou quatro portas?
Ainda completamente atordoado com tantas possibilidades, o vendedor
levanta a cabeça da tabela de preços e lhe dÆ o golpe de misericórdia:
– E a cor?
O outro lado da moeda
Na extremidade oposta ao do conceito de produçªo em massa, encontra-se
a produçªo sob encomenda. Normalmente trata-se de um lote unitÆrio, ou seja,
composto por um œnico produto. O caso típico Ø o da noiva que contrata uma
costureira para fazer seu vestido de casamento.
Ela deseja algo exclusivo, que retrate sua personalidade e ressalte suas
qualidades. Para isso, terÆ que pagar mais e esperar mais tempo do que se
comprasse um vestido pronto numa loja do ramo.
Começou-se, entªo, a estudar a viabilidade de mØtodos de fabricaçªo que
aliassem o baixo custo e o prazo de entrega da produçªo em massa com o
respeito aos desejos íntimos do consumidor, típico da produçªo sob encomenda.
Esse meio-termo, constituído pela chamada produçªo em lotes, com
quantidades inferiores a 50 peças, necessitava de formas de produçªo mais
flexíveis. E flexibilidade, ou seja, capacidade de se adaptar rapidamente a
mudanças Ø justamente a característica principal de uma mÆquina chamada
computador.
Embora um sistema de fabricaçªo flexível nªo precise necessariamente de
computadores, sua presença, se bem explorada, acaba por aumentar a eficiŒncia
de produçªo. Em muitos casos, a flexibilidade propiciada pela utilizaçªo
Um problema
Sistemas flexíveis
de manufatura
18
A U L A dos computadores acaba se tornando atØ um fator de sobrevivŒncia da empresa
em face da concorrŒncia cada vez maior.
Sistemas flexíveis de manufatura
A palavra “sistema” significa um conjunto de elementos interligados, destinados
a uma determinada funçªo. No nosso caso, essa funçªo Ø a produçªo de bens.
Costuma-se utilizar a palavra “manufatura” para significar produçªo,
embora em seu sentido original – “fazer à mªo” – a palavra nªo represente
a realidade atual, em que cada vez mais as mÆquinas substituem a habi-
lidade manual do artesªo.
Assim, a expressªo “sistema de manufatura” nªo Ø nova. A novidade
estÆ no adjetivo “flexível”. Essa característica foi se incorporando aos sistemas
de produçªo à medida em que a presença dos computadores nesses sistemas
se tornava mais freqüente.
Embora nªo haja consenso entre os vÆrios autores quanto à origem do
primeiro sistema flexível de manufatura, alguns consideram a indœstria inglesa
de mÆquinas-ferramenta Mollins como sendo a primeira a implantar, em 1968,
um sistema desse tipo. Ele teria sido construído para fabricar uma grande
variedade de componentes e poder operar, sem a presença do homem,
por longos períodos.
Desde a dØcada de 60, os sistemas flexíveis de manufatura tornaram-se cada
vez mais sofisticados. Os pioneiros no estudo dos mØtodos e processos
de produçªo criaram, no início do sØculo, algumas formas de se representar
os sistema de produçªo. Uma dessas formas Ø a dos chamados fluxogramas
de produçªo. Com símbolos, conforme ilustra a figura a seguir, represen-
tavam-se as vÆrias fases pelas quais passava o material ao ser processado.
Assim, podia-se indicar as operaçıes, inspeçıes, transportes, armazenamentos
e tempos de espera do material em processo. Em seguida, tentava-se reduzir
ou eliminar as atividades que apenas aumentavam o custo do produto.
Os fluxogramas foram substituídos por formas mais modernas de
representaçªo, muitas delas realizadas com o auxílio do próprio computador.
No entanto, se vocŒ observar as pessoas trabalhando numa fÆbrica hoje,
perceberÆ que cada uma delas estÆ envolvida numa atividade que pode ser
representada por um dos símbolos da figura. Assim, se quisermos criar um
sistema automatizado de manufatura, devemos considerar a possibilidade de
automatizar cada uma dessas atividades, que sªo os elementos que compıem
o sistema de manufatura.
símbolos utilizados em fluxogramas de produção
18
A U L AOperaçªo
Operaçªo Ø a atividade de adicionar um valor ao material em processo.
Imagine uma fundiçªo que decide comprar um robô industrial para rebarbar
certo tipo de peça. Algum tempo depois, descobre que as rebarbas eram
causadas por falhas no próprio processo de fundiçªo. Solucionadas essas falhas,
o robô torna-se desnecessÆrio.
Na linha de evoluçªo de um torno mecânico, por exemplo, notamos que
os comandos numØricos deslocaram o torneiro da atividade principal
de transformaçªo para uma atividade secundÆria de carregamento
e descarregamento da mÆquina.
PorØm, se o que se deseja Ø chegar a um sistema de manufatura totalmente
automÆtico, sem interferŒncia humana, esta situaçªo ainda nªo Ø satisfatória.
O próximo passo Ø retirar o homem de sua tarefa de carregar e descarregar
o torno, substituindo-o por outra mÆquina: um robô industrial. Assim, o robô
tambØm pode ser um elemento de operaçªo. Sua funçªo Ø a de retirar a matØria-
prima de um recipiente (caixa, pallet etc.) e colocÆ-la na mÆquina. Após
a usinagem, deve retirar a peça da placa, depositando-a num outro local. Assim,
o homem acabou de perder tambØm a tarefa de carregar e descarregar a mÆquina.
Agora, serÆ encarregado apenas da verificaçªo da qualidade do produto.
O conjunto formado por torno CNC, robô industrial, homem e dispositivos
acessórios Ø um exemplo do que se denomina cØlula de manufatura.
Mais especificamente, cØlula de torneamentocØlula de torneamentocØlula de torneamentocØlula de torneamentocØlula de torneamento.
A reuniªo de vÆrias cØlulas de manufatura dÆ origem ao chamado sistemasistemasistemasistemasistema
de manufaturade manufaturade manufaturade manufaturade manufatura.
Inspeçªo
Continuando no processo de substituiçªo do homem por dispositivos auto-
mÆticos, queremos agora eliminar sua participaçªo no controle de qualidade do
produto. Controlar a qualidade significa, em primeiro lugar, medir a característica
que define a qualidade desejada e, em seguida, atuar no processo para corrigir
os desvios verificados.
Se quisermos medir as dimensıes da peça produzida, podemos utilizar uma
mÆquina de mediçªo dimensional CNC. Esta mÆquina possui um sensor que,
seguindo um programa predefinido, “apalpa” a peça em regiıes determinadas.
Como a mÆquina de mediçªo e o torno estªo conectados, a medida obtida Ø
comunicada ao controle numØrico do torno que faz, entªo, as correçıes necessÆrias.
exemplo de uma célula
de torneamento com
máquina de medição
dimensional CNC
18
A U L A Alguns tornos mais sofisticados possuem um sistema de mediçªo integrado
à própria mÆquina, dispensando assim o uso de uma mÆquina separada para
realizar o controle dimensional.
A manipulaçªo de material entre as mÆquinas e dispositivos acessórios Ø
feita pelo robô industrial. HÆ, ainda, uma sØrie de sensores espalhados pela
cØlula destinados a garantir o trabalho harmônico entre as mÆquinas e prevenir
acidentes.
Transporte
O operÆrio a que usinava peças passou, sucessivamente, a carregar as peças
na mÆquina e medi-las. Mas tambØm foi substituído nessa tarefa. Resta-lhe,
entªo, transportar a matØria-prima de um armazØm atØ um local de onde o robô
possa carregÆ-las na mÆquina. Mas, a caminho de um sistema flexível de
manufatura, atØ mesmo dessa atividade ele serÆ poupado. HÆ vÆrios tipos de
mÆquinas, controladas por computador, destinadas a transportar materiais.
Entre elas, destacam-se os AGVs e os RGVs. Esses nomes estranhos, na verdade,
sªo siglas de termos em inglŒs. Vejamos: AGV =Automatically Guided Vehicle, ou
seja, Veículo Guiado Automaticamente; RGV = Rail Guided Vehicle, ou seja,
Veículo Guiado por Trilho.
Os AGVs sªo pequenos carros sobre
rodas. Eles apresentam um suporte para
carga composto por mecanismos de
elevaçªo, correntes, correias ou
simplesmente por roletes, sobre os quais
Ø disposto o pallet, que Ø uma base de
sustentaçªo do material.
Os RGVs sªo veículos guiados
por trilhos, como mostra a figura.
exemplo de um AGV
exemplo
de um RGV
18
A U L ANormalmente, o sistema de controle deste tipo de veículo Ø mais simples,
uma vez que sua trajetória jÆ se encontra predefinida pelo próprio trilho.
Os RGVs sªo muito utilizados para carga e descarga de pallets em armazØns
verticais.
Esteiras transportadoras
Embora nªo sejam tªo flexíveis como os AGVs e RGVs, as esteiras
transportadoras, como a apresentada abaixo, sªo meios baratos de transportar
materiais por trajetórias fixas.
As esteiras podem ser de vÆrios tipos: correias, correntes, roletes etc.
Sªo utilizadas hÆ muito tempo, desde a introduçªo das linhas de produçªo.
Existem em sistemas rígidos de produçªo, onde a diversidade de produtos
Ø pequena. Apesar disso, costumam aparecer como componentes acessórios
em sistemas flexíveis de manufatura.
RGV trabalhando num armazém vertical
exemplo de esteira transportadora
18
A U L A Armazenamento
A atividade de armazenamento tambØm pode ser automatizada por meio de
depósitos atendidos por RGVs. O trabalho nas estaçıes de carga Ø realizado pelo
homem. O operador, de acordo com um plano de produçªo e contando com o
auxílio de um RGV, preenche o depósito com a matØria-prima a ser processada.
Esta atividade, embora tambØm possa ser automatizada por meio de robôs, nªo
costuma dispensar o homem, principalmente se Ø grande o nœmero de variÆveis
envolvidas, como ocorre quando se fixam peças em dispositivos para usinagem.
Integraçªo e comunicaçªo
Para que os equipamentos de produçªo trabalhem de forma cooperativa,
Ø necessÆrio que estejam integrados, ou seja, conectados a um controle central,
encarregado de comandÆ-los de forma harmônica.
Este controle central deve enviar ordens aos controladores de cada
equipamento e deles receber informaçıes sobre o que se passa no processo de
produçªo (nœmero de peças produzidas, desgaste de ferramentas, falhas de
mÆquinas etc). O controle central troca informaçıes com os controladores dos
equipamentos de produçªo por meio de uma rede de comunicaçªo.
Os controladores sªo computadores, conversam por meio de sinais elØtricos.
Assim, uma rede de comunicaçªo conta, em primeiro lugar, com cabos elØtricos
ligando os controladores. Quando o volume de dados ou as distâncias entre
os equipamentos sªo grandes, podem-se utilizar cabos ópticos.
sistema flexível de manufatura
18
A U L A
AlØm dos cabos, os controladores que desejam se comunicar devem ser
equipados com hardware (placas eletrônicas para comunicaçªo de dados)
e software (programas de comunicaçªo) adequados.
A distribuiçªo, ao longo da rede, dos controladores dos equipamentos
em relaçªo ao computador central pode se dar de vÆrias maneiras. Cada
uma dessas maneiras denomina-se arquitetura da rede de comunicaçªo.
HÆ quatro arquiteturas bÆsicas para redes de comunicaçªo: estrela,
barramento, anel e Ærvore.
ARQUITETURAS BÁSICAS DE REDES DE COMUNICAÇÃO
esquema de uma rede de comunicação
ESTRELA BARRAMENTO
ANEL ÁRVORE
18
A U L A MÆquinas integradas, homens separados
Embora o ser humano continue sempre a aprimorar suas invençıes,
a integraçªo e comunicaçªo entre equipamentos de produçªo Ø um assunto
tecnicamente jÆ solucionado.
No entanto, para aumentar as possibilidades de Œxito na implantaçªo de
sistemas flexíveis de manufatura, só a integraçªo de mÆquinas nªo Ø suficiente.
Os departamentos da empresa e as pessoas que nela trabalham tambØm devem
estar unidos num mesmo objetivo.
Essa Ø uma tarefa mais difícil, porque as pessoas nªo podem ser programadas,
nem obedecem à lógica típica dos sistemas eletrônicos. Sªo condicionadas por
fatores psicológicos, políticos e culturais.
Se o projetista nªo conversa com o analista de processo e se o programador
de mÆquinas CNC nªo compartilha das preocupaçıes e dificuldades do pessoal
da produçªo, integrar mÆquinas Ø uma tarefa dispendiosa e inœtil.
Um bom torneiro teria sua habilidade manual inutilizada pela introduçªo de
um torno CNC. No entanto, seus conhecimentos do processo de fabricaçªo ainda
continuariam sendo œteis. Assim, ele poderia ser aproveitado, após o devido
treinamento, como analista de mØtodos e processos de fabricaçªo ou como
programador de comando numØrico.
AlØm disso, a automaçªo de processos abre novos campos de trabalho.
Primeiramente, nas empresas que fabricam os equipamentos automÆticos e,
num segundo momento, na manutençªo, corretiva ou preventiva, desses
equipamentos.
Essa possibilidade depende, no entanto, de aspectos políticos e econômicos
do país e das empresas. O que fica claro, no entanto, Ø que um processo
de automaçªo bem-sucedido necessita de mªo-de-obra qualificada, devido
à mudança de foco de uma tarefa manual para uma atividade mental.
Mas um torneiro, por exemplo, nªo precisaria ser transformado num
operador de estaçªo de carga. Provavelmente, seria aproveitado em outra
funçªo mais digna de seus conhecimentos. E outro operÆrio de funçªo menos
especializada seria treinado para operar a estaçªo de carga. Se a funçªo
da automaçªo industrial Ø, de fato, auxiliar no progresso do homem, parece
que este Ø um caminho satisfatório.
Teste sua aprendizagem. Faça os exercícios e confira suas respostas com as
do gabarito.
18
A U L AMarque com X a resposta correta.
Exercício 1Exercício 1Exercício 1Exercício 1Exercício 1
O contrÆrio de uma produçªo em massa pode ser a produçªo:
a)a)a)a)a) ( ) em sØrie;
b)b)b)b)b) ( ) exclusiva;
c)c)c)c)c) ( ) com intervalos;
d)d)d)d)d) ( ) em lote.
Exercício 2Exercício 2Exercício 2Exercício 2Exercício 2
A manufatura se tornou flexível com a presença do:
a)a)a)a)a) ( ) robô;
b)b)b)b)b) ( ) computador;
c)c)c)c)c) ( ) CNC;
d)d)d)d)d) ( ) controle programÆvel.
Exercício 3Exercício 3Exercício 3Exercício 3Exercício 3
Uma das formas de representar a produçªo chama-se:
a)a)a)a)a) ( ) fluxograma;
b)b)b)b)b) ( ) diagrama;
c)c)c)c)c) ( ) cronograma;
d)d)d)d)d) ( ) sociograma.
Exercício 4Exercício 4Exercício 4Exercício 4Exercício 4
O conjunto formado por torno CNC, robô industrial, homem e dispositivos
acessórios recebe o nome de:
a)a)a)a)a) ( ) sistema de torno;
b)b)b)b)b) ( ) cØlula unitÆria;
c)c)c)c)c) ( ) cØlula de torneamento;
d)d)d)d)d) ( ) sistema sensorial.
Exercício 5Exercício 5Exercício 5Exercício 5Exercício 5
O meio mais barato de transportar materiais segundo trajetórias fixas
denomina-se:
a)a)a)a)a) ( ) carregamento;
b)b)b)b)b) ( ) esteira transportadora;
c)c)c)c)c) ( ) rolamento;
d)d)d)d)d) ( ) carriola.
Exercícios